Figlia di Gemma Montagnana, sorella di Rita Montagnana (moglie di Palmiro Togliatti). Dopo la laurea in Lettere all'Università di Torino ha poi insegnato presso il Liceo classico Vincenzo Gioberti. Saggista e storica, studiosa del movimento operaio, dell'ebraismo e dell'America Latina, nel 1939 dovette emigrare in Bolivia con il marito, il medico ebreo Heinz Arian, a seguito della promulgazione delle leggi razziali. Rientrata in Italia nel 1946, ha svolto un'intensa attività politica nel Partito Comunista Italiano, che ha rappresentato prima come consigliere comunale a Torino e poi come membro della Camera dei deputati (1963-1972), dove ha inoltre ricoperto la carica di segretario della VIII commissione (Istruzione e Belle arti) (1968-1972). Nel 1975 ha fondato e diretto per molti anni il bimestrale ebraico torinese Ha Keillah (la Comunità), organo del Gruppo di Studi Ebraici di Torino. L'8 luglio 2010 in vista del Centenario, ha ricevuto presso la Sala Rossa del municipio di Torino, il prestigioso riconoscimento del Sigillo della Città da parte del sindaco, Sergio Chiamparino e del Presidente del Consiglio Comunale Castronovo e dell'ex primo cittadino Diego Novelli, presenti alla cerimonia. Il 5 settembre 2010 è stata al centro dei Festeggiamenti della Comunità ebraica di Torino per la Giornata Europea della Cultura Ebraica. Alla cerimonia, organizzata in collaborazione con il Gruppo di Studi Ebraici, con il Partito Democratico di San Salvario e con l'ANPI, durante la quale ha ricevuto la tessera onoraria del partito (ringraziando con prontezza di spirito «porta i miei ringraziamenti a tutti i tuoi compagni, anzi, diciamo agli amici»), davanti alla Sinagoga di Torino, hanno partecipato diverse personalità della cultura e della politica in mezzo a centinaia di persone comuni e decine di giovani, ai quali Giorgina Arian Levi ha rivolto un appello nel suo breve intervento conclusivo: «Vi ringrazio tutti - ha detto - ho scoperto con sorpresa e soddisfazione d'aver fatto qualcosa di utile nella mia lunga vita. Ma se oggi io non posso più dare un grande contributo, voi non mollate, non mollate, non mollate mai». Si è spenta la mattina del 3 settembre 2011, pochi giorni dopo il suo 101-esimo compleanno all'ospedale Mauriziano di Torino dove era stata ricoverata a causa di un malore che l'ha colta presso la casa di riposo dove viveva da tempo.